나노채널은 신약을 향한 길을 밝히다

나노채널은 신약을 향한 길을 밝히다
날짜:
2022년 6월 16일
원천:
차머스 공과대학교
요약:
신약과 백신을 개발하려면 자연의 가장 작은 생물학적 구성 요소인 생체 분자에 대한 자세한 지식이 필요합니다. 연구원들은 현재 완전히 새로운 방식으로 자연 상태에서 단백질, DNA 및 기타 작은 생물학적 입자를 연구할 수 있는 획기적인 현미경 기술을 제시하고 있습니다.

신약과 백신을 개발하려면 자연의 가장 작은 생물학적 구성 요소인 생체 분자에 대한 자세한 지식이 필요합니다. 스웨덴 Chalmers University of Technology의 연구원들은 현재 완전히 새로운 방식으로 자연 상태에서 단백질, DNA 및 기타 작은 생물학적 입자를 연구할 수 있는 획기적인 현미경 기술을 제시하고 있습니다.

의약품과 백신을 개발하려면 많은 시간과 돈이 필요합니다. 따라서 예를 들어 개별 단백질이 서로 행동하고 상호 작용하는 방식을 연구하여 작업을 간소화할 수 있는 것이 중요합니다. Chalmers의 새로운 현미경 방법은 가장 유망한 후보를 초기 단계에서 찾을 수 있게 해줍니다. 이 기술은 또한 분자 및 기타 생물학적 나노입자를 분비하여 세포가 서로 통신하는 방식에 대한 연구를 수행하는 데 사용할 수 있는 가능성이 있습니다. 이러한 과정은 예를 들어 우리의 면역 반응에서 중요한 역할을 합니다.

실루엣을 드러내다

생체 분자는 작고 찾기 어렵지만 살아있는 모든 것의 구성 요소이기 때문에 중요합니다. 광학 현미경을 사용하여 비밀을 밝히기 위해 연구자들은 현재 형광 라벨로 표시하거나 표면에 부착해야 합니다.

"현재의 방법으로는 분자가 부착된 라벨이나 표면이 분자의 특성에 영향을 미치지 않는다는 것을 절대 확신할 수 없습니다. 그런 것이 필요하지 않은 우리 기술의 도움으로 완전히 자연스러운 실루엣을 보여줍니다. , 또는 광학 서명은 분자를 있는 그대로 분석할 수 있음을 의미합니다."라고 Chalmers 물리학과 교수인 연구 리더인 Christoph Langhammer가 말했습니다. 그는 Chalmers 및 예테보리 대학의 물리학 및 생물학 연구자와 함께 새로운 방법을 개발했습니다.

독특한 현미경 검사법은 연구자들이 연구하고자 하는 분자나 입자가 나노채널로 알려진 작은 나노 크기의 튜브를 포함하는 칩을 통해 흘러내리는 것을 기반으로 합니다. 칩에 테스트 유체를 추가한 다음 가시광선으로 비춥니다. 그런 다음 빛, 분자 및 작은 유체로 채워진 채널 사이에서 발생하는 상호 작용으로 인해 내부의 분자가 어두운 그림자로 나타나며 현미경에 연결된 화면에서 볼 수 있습니다. 이를 연구함으로써 연구자들은 생체 분자의 질량과 크기를 볼 수 있을 뿐만 아니라 결정할 수 있으며, 이전에는 단일 기술로는 불가능했던 형태에 대한 간접적인 정보를 얻을 수 있습니다.

찬사를 받은 혁신

새로운 기술인 나노유체 산란 현미경은 최근 과학 저널인 Nature Methods 에 발표되었습니다 . 매년 세계를 변화시키고 실질적인 혜택을 제공할 수 있는 여러 연구 프로젝트를 나열하는 스웨덴 왕립 공학 아카데미(Royal Swedish Academy of Engineering Sciences)도 이러한 진전에 경의를 표했습니다. 이 혁신은 스웨덴 서부에서 열린 올해 벤처컵 대회에서 '게임 체인저'상을 수상한 스타트업 엔뷰 테크놀로지스를 통해 사회에도 한 발 더 나아갔다.

Barbora Špačková 연구원은 "예를 들어 샘플의 내용을 연구해야 하지만 샘플에 포함된 내용과 표시해야 할 내용을 미리 알지 못하는 경우와 같이 우리의 방법은 작업을 보다 효율적으로 만듭니다."라고 말했습니다. Chalmers에서 새로운 기술에 대한 이론적 기반을 도출한 다음 해당 기술에 대한 첫 번째 실험적 연구를 수행했습니다.

연구원들은 현재 아직 보이지 않는 더 작은 분자와 입자를 찾기 위해 나노채널의 설계를 계속해서 최적화하고 있습니다.

"목표는 우리의 기술을 더욱 연마하여 생명이 어떻게 작동하는지에 대한 기본적인 이해를 높이고 차세대 의약품 개발을 보다 효율적으로 만드는 데 기여할 수 있도록 하는 것입니다."라고 Langhammer는 말합니다. Jungová, David Albinsson, Quentin Lubart, Daniel van Leeuwen, Fredrik Westerlund, Daniel Midtvedt, Elin K. Esbjörner, Mikael Käll, Giovanni Volpe 및 Christoph Langhammer.

기술 작동 방식

연구원들이 연구하고자 하는 분자나 입자는 테스트 유체로 채워진 작은 나노 크기의 튜브, 나노 채널을 ​​포함하는 칩에 배치됩니다.
칩은 특별히 개조된 암시야 광학 현미경에 고정되어 있으며 가시광선으로 조명됩니다.
현미경으로 볼 수 있는 것을 보여주는 화면에서 분자는 나노채널 내부에서 자유롭게 움직이는 어두운 그림자로 나타납니다. 이것은 빛이 채널과 생체 분자 모두와 상호 작용하기 때문입니다. 이때 발생하는 간섭 효과는 분자가 위치한 지점에서 빛을 약하게 하여 분자의 광학적 특성을 크게 향상시킵니다.
나노채널이 작을수록 증폭 효과는 커지고 분자는 작아집니다.
이 기술을 사용하면 현재 약 60킬로달톤 이상의 분자량에서 생체 분자를 분석할 수 있습니다. 또한 세포 외 소포 및 지단백질과 같은 더 큰 생물학적 입자뿐만 아니라 무기 나노 입자를 연구하는 것도 가능합니다.